Machine mécanique et Artefact auto -organisateur

Patrick Juignet, Philosciences.com, 2010.

PLAN DE L'ARTICLE

1/ Définition

Une machine est un dispositif fini, qui a été construit en vu de produire un effet sur le monde. Une machine est un artefact, un produit de la technique humaine.

Pour comprendre ce qu'est une machine, il faut distinguer comment elle est constituée et définir sa fonction. Concernant sa constitution, on doit en décrire les différents composants et les relations existant entre eux. L'ensemble des relations qui définissent une machine comme une unité constitue son "organisation". C'est de cette organisation que dépend la fonction d'ensemble de la machine, qui, selon le type de machine considérée, est différent : c'est soit ce qu'elle permet, soit ce qu'elle effectue ou encore ce qu'elle produit.

En utilisant les critères concernant la commande, la régulation, l'apport énergétique, l'auto-organisation, et en jugeant de l'autonomie, on peut opposer deux types de machines très différentes, les machines mécaniques et les machines systémiques.

2/ Les types de machines

Très grossièrement on peut distinguer selon l'énergie des machines de type mécanique, hydraulique, électrique, thermique, selon le degré de régulation les machines simples ou régulées, selon l'intégration de l'énergie les machines dépendantes ou autonomes. Les machines anciennes (leviers, poulies, vis, engrenages) ne sont autonomes, ni du point de vue énergétique, ni du point de vue de la commande, ni de leur régulation. L'homme actionnant la machine fournit les trois. Les machines modernes sont souvent mixtes, utilisant plusieurs types de dispositifs. Une voiture automobile est à la fois à la thermique, mécanique et électrique, elle a son énergie intégrée (explosion du mélange) et en possède une réserve ; enfin elle est en partie autorégulée par des dispositifs électroniques.

Dans la mesure ou nous ne voulons pas faire une classification des machines, nous nous arrêterons uniquement aux distinctions qui sont utiles pour notre propos qui est de réfléchir sur la différence entre un mécanisme et un système. En utilisant les critères de commande, régulation, d'énergie, d'inventivité, et de leur autonomie, on peut opposer deux types de machines très différentes les machines mécaniques et les machines systémiques négentropique.

3/ Les machines mécaniques

Par mécanisme on désigne une machine dont le dispositif est purement mécanique. Un mécanisme est un ensemble dont les parties et les processus sont agencés de façon fixe et son processus de fonctionnement est un enchaînement successif du à des éléments finis et solides dont les mouvements peuvent être intégralement compris selon des lois. Le mécanisme est indépendant de l'environnement sous réserve qu'il ne vienne pas le détruire et peut donc être considéré isolément.

Dans ces conditions, son état interne permet de prédire et calculer de façon unique son état prochain. Une machine mécanique est soumise à une détermination qui peut être explicitée selon un déterminisme strict. Toutefois la machine introduit une petite nouveauté par rapport au paradigme scientifique classique elle doit être considérée comme un ensemble, une entité autonome située dans un environnement.

4/ Le cheminement vers d'autre machines

Puis sont apparues des machines à calculer et des machines autorégulées et les machines autocommandées.

Les machines à calculer sont des dispositifs qui miment le calcul. Pour les machines mécaniques les rouages reproduisent pour les machines électroniques leur commande interne est isomorphe au procédé de calcul. Ceci a été permis grâce à l'algèbre de Boole. A partir de là, se sont développés les ordinateurs qui sont des machines autocommandées par des programmes très sophistiqués.

Par autocommandé nous signifions que la machine porte en elle sous une forme mémorisée (carte perforée, signaux informatiques) la suite des actions a effectuer. Cette autonomie du point de vu de la commande est le point qui a le plus étonné dans les machines modernes qui n'ont plus besoin de l'homme pour se conduire.

Toutefois ce n'est pas là le critère de la vraie nouveauté, car ces machines sont entièrement déterminées par un programme qui leur est imposé. Même si le programme est interne, il a été entièrement fabriqué par des ingénieurs en vue d'un fonctionnement prédéfini.

Les ordinateurs ont permis de produire des systèmes de régulation et de commande pour d'autres machines. leur conférant ainsi une autonomie accrue

Par autorégulation on entend d'une machine qu'elle a un dispositif interne qui modifie le fonctionnement ou en change l'orientation. C'est une dispositif de rétroaction qui peut être simples comme le régulateur à boules des machines à vapeur, ou complexe comme un dispositif électronique d'antipatinage et de correction de trajectoire d'une voiture.

L'invention de machines interactives pouvant être régulées par leur environnement date des années 1960. Ashby introduisit l'idée de "machine with input". C'est un ensemble dont les parties et processus peuvent varier sous l'influence de l'environnement. Associer une régulation interne et externe à une commande interne donne une machine autonome que l'on a nommé un robot.

L'autonomie énergétique des machines peut être augmentée non par des réservoirs mais par des processus interactif comme des capteurs thermiques ou des capteurs solaires. ce qui rend ces machines ouverte aux échanges énergétique et encore plus autonomes car rechargeables.

5/ L'après machine

Comment aller au delà ?

Des machines dont la commande et la régulation sont internes et qui sont autonomes de ces deux points de vue constituent des entités particulières. Si, de plus, la régulation se fait tant par rapport à son état interne, que par rapport à son environnement, cette construction acquiert une capacité remarquable. Ce sont des machines que nous pouvons comprendre comme des systèmes autonomes.

Dans les conditions technologiques actuelles, il est possible qu'une machine produise une auto-organisation non prévue par le programme de départ. Deux types de procédé existent, ceux constitués par les réseaux de composants à connexion aléatoire et ceux utilisant la reprogrammation. Une machine auto-réorganisatrice ou auto-reprogrammable crée spontanément une néo-organisation. Nous avons alors affaire à ce que l'on peut comprendre comme un système auto-organisateur.

Nombre de machines sont capables de prendre de l'énergie à leur environnement, on l'a vu au dessus. La combinaison des deux apporte quelque chose d'entièrement nouveau, une capacité d'auto réorganisation autonome du point de vue énergétique. Nous avons là une entité nouvelle. Cette entité accroît sa différenciation et sa complexité grâce à une énergie externe.

Ce types d'artefact, vu globalement, constitue un dispositif négentropique permettant que l'entropie soit décroissante à l'intérieur de la machine. On peut les qualifier de "système auto-organisateur ouvert" ou plus simplement d'artefact auto-organisateurs .

La "grosse" différence

Entre une machine mécanique et un artefact systémique négentropique il y a une différence qualitative. On n'est pas en face de la même classe d'objet. Une machine de type mécanique (même informatique), aussi sophistiquée et autonome soit-elle, n'invente rien. Elle est entièrement déterminée par ses conditions internes. Ou si elle produit de l'imprévu, c'est par indéterminisme, ce qui en génère le plus souvent des bugs.

Une machine auto-réorganisatrice négentropique n'est plus soumise à une déterminisme strict dépendant des commandes implantées . Elle crée spontanément du nouveau sans intervention humaine. Il y a une différence radicale d'avec les mécanismes. Leur conception et leur compréhension nous font entrer dans le paradigme de la complexité. Il serait peut-être souhaitable de donner à ces artefacts d'un nouveau genre, un autre nom que celui de "machine" ?